中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，湖北 武漢 430063

0 引言

在山區(qū)鐵路建設(shè)中，由于隧道工程以及路塹工程需要對山體進(jìn)行深開挖，由于施工周期長，很容易碰到雨季施工，容易誘發(fā)次生的工程地質(zhì)災(zāi)害，最為顯著的當(dāng)屬滑坡。導(dǎo)致滑坡產(chǎn)生的原因一般有內(nèi)在條件和外部環(huán)境條件兩個(gè)因素。內(nèi)在條件主要包含工程所處地區(qū)的地形地貌、地層條件、地質(zhì)構(gòu)造等。巖土工程的復(fù)雜性很大程度體現(xiàn)在其工程力學(xué)行為上。作為多孔介質(zhì)材料或巖石塊體材料，其力學(xué)行為在不同應(yīng)力環(huán)境下往往表現(xiàn)出不同的力學(xué)效應(yīng)。對于鐵路邊坡工程而言，最核心的問題是穩(wěn)定性問題。邊坡穩(wěn)定性影響因素較多，地下水及降雨、坡體剪應(yīng)力狀態(tài)、巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)狀等對邊坡穩(wěn)定性均有顯著影響［1-2］。

文章結(jié)合寧杭客專鐵路瓦屋山站路塹邊坡滑坡病害的情況，分析了實(shí)際工程中滑坡產(chǎn)生的原因并提出了相應(yīng)的治理措施。

1 工程概況

1.1 地理位置和地形地貌

寧杭鐵路瓦屋山站位于江蘇省溧陽市西北部，路塹邊坡滑坡工點(diǎn)范圍里程段為DK67+162.5～DK67+412.5，全長250m，該段屬二級階地崗地區(qū)，低丘前緣，山體自然坡度約10°～15°，植被發(fā)育，辟為松林、竹林，其間長滿低矮灌木。

1.2 工程地質(zhì)

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查以及勘探顯示，工點(diǎn)范圍未發(fā)現(xiàn)重大不良地質(zhì)以及特殊巖土，場地內(nèi)地層從上至下依次為：

（1）Q4ml素填土：紅褐色，松散，物質(zhì)成分主要為粉質(zhì)黏土，局部可見少量碎石，0.5m 范圍內(nèi)可見少量植物根系，層厚約0.4～2m。

（2）-1 Q3al粉質(zhì)黏土：灰褐色、黃褐色，硬塑，含鐵錳質(zhì)結(jié)核，少量高嶺土及砂粒，層厚約6～10m。

（3）-2 Q3al細(xì)圓礫土：褐黃色，飽和，中密，圓礫含量50～60%，含有少量粉土及高嶺土，層厚約0.2～2.6m。

（4）-1 K2c 泥質(zhì)砂巖：棕紅色，全風(fēng)化，原狀結(jié)構(gòu)大部分已被破壞，巖芯呈砂土狀，層厚約1～5m。

（5）-2 K2c 泥質(zhì)砂巖：棕紅色，強(qiáng)風(fēng)化，泥質(zhì)膠結(jié)，原狀結(jié)構(gòu)已殘余不清，巖芯主要為短柱狀，少量為碎塊狀，層厚約0.5～5m。

（6）-3 K2c 泥質(zhì)砂巖：棕紅色，弱風(fēng)化，結(jié)構(gòu)為泥質(zhì)砂狀結(jié)構(gòu)，構(gòu)造為中厚層構(gòu)造，巖芯較為完整，一般呈柱狀，節(jié)長0.4～0.6m，節(jié)理裂隙一般發(fā)育，該層勘察期間未被揭穿。

1.3 氣象、水文

工程所在區(qū)處亞熱帶季風(fēng)氣候，春夏秋冬四季明朗，氣候干濕冷暖，年均降水量約為1149.7mm，較為充沛。根據(jù)勘察資料結(jié)果表明，該區(qū)域地下水賦存形式主要為兩種，一為第四系孔隙潛水，二為構(gòu)造裂隙水，去終孔隙潛水主要位于表層的硬塑粉質(zhì)黏土、中密的細(xì)圓礫土以及基巖全風(fēng)化中，而基巖風(fēng)化裂隙以及成巖裂隙中主要為構(gòu)造裂隙水。根據(jù)地質(zhì)勘察結(jié)果，該地區(qū)地下水位在2.8～6.8m 之間，補(bǔ)給方式主要為大氣降水。

1.4 原施工圖設(shè)計(jì)及現(xiàn)場施做情況

（1）路基支擋：

根據(jù)原施工設(shè)計(jì)資料顯示，DK67+162.5～+412.5 左側(cè)及DK67+162.5～+262.5、DK67+337.5～+412.5右側(cè)設(shè)C20片石混凝土重力式路塹擋土墻，墻高為3.0 到4.0m 之間，擋墻胸背坡率選取為1：0.3。

（2）路塹邊坡防護(hù)

路塹邊坡坡率1：1.5，墻頂以上邊坡高度在4.2～7.4m之間。采用標(biāo)號為M7.5 漿砌片石，拱形截水骨架內(nèi)噴播植草、種植灌木對兩側(cè)路塹邊坡進(jìn)行防護(hù)。

（3）側(cè)溝

側(cè)溝形狀為矩形，標(biāo)號為C15 鋼筋混凝土，參數(shù)為0.8m×0.6m×0.2m（深×寬×厚），外設(shè)2.0m 寬的側(cè)溝平臺，并采用漿砌片石封閉，厚度為0.3m，標(biāo)號為M7.5。

2 滑坡變形特征

2012 年11 月8 日在路基工程初驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn) DK67+250～+380 左側(cè)擋墻有外傾現(xiàn)象，外傾量約1cm，墻前側(cè)溝平臺隆起開裂，側(cè)溝受擠壓變形，邊坡坡面及塹頂未見裂縫。2012 年12月10 日在路基工程靜態(tài)驗(yàn)收中，提出了此段擋墻存在裂縫寬度超標(biāo)情況，邊坡坡面及塹頂未見裂縫。2013 年3 月30 日工務(wù)段日常維護(hù)過程中發(fā)現(xiàn)DK67+249.8～+375.2段路基塹頂出現(xiàn)裂縫，最大裂縫寬約25cm，擋墻外傾，外傾約4～7cm，側(cè)溝受擠壓變形，側(cè)溝平臺拱起開裂，由此確定該工點(diǎn)為滑坡病害。

2013 年3 月31 日對該病害進(jìn)行詳細(xì)的現(xiàn)場調(diào)查，根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查結(jié)果，可將病害分為病害較輕微地段和病害較嚴(yán)重地段，具體情況如下。

2.1 病害較輕微地段

DK67+162.5～DK67+249.8 左側(cè)、DK67+375.3～DK67+404.2左側(cè)、DK67+162.5～DK67+404.2右側(cè)，該三段為邊坡淺層溜坍變形。變形特征主要為側(cè)溝局部有擠壓變形現(xiàn)象，側(cè)溝平臺局部有開裂拱起現(xiàn)象，裂縫寬約2～5mm，擋墻墻體局部有開裂現(xiàn)象，裂縫寬約2～3mm，邊坡局部溜坍變形開裂。

2.2 病害較嚴(yán)重地段

DK67+249.8～DK67+375.3左側(cè)，該段為邊坡淺層滑坡。變形特征主要為主裂縫位于防護(hù)柵欄與天溝之間，距塹頂外側(cè)最大距離約7m，主裂縫寬約10～25cm，錯(cuò)臺最大約50cm。側(cè)溝受擠壓變形較嚴(yán)重，最窄處溝寬僅30cm；側(cè)溝漿砌片石平臺拱起開裂嚴(yán)重，裂縫寬5～15cm；擋墻外移約3～7cm，DK67 ＋286.3附近墻體開裂，裂縫寬約15mm。擋墻共設(shè)置兩排泄水孔，其中底部一排部分可見排水現(xiàn)象，但頂部泄水孔均未見排水。

2.3 滑坡體情況總述

根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查情況判斷，病害較嚴(yán)重地段為邊坡淺層滑坡。滑坡體范圍為DK67 ＋249.8～＋375.3 左側(cè)，主軸位于DK67＋290 附近，前緣位于側(cè)溝底部。主裂縫位于塹頂外側(cè)約7m處，在防護(hù)柵欄與天溝之間，主裂縫最大寬約25cm，錯(cuò)臺最大約50cm，裂縫向大、小里程側(cè)與天溝相交，延伸至路塹邊坡。

3 滑坡原因分析

通過現(xiàn)場探查分析，滑坡產(chǎn)生的原因主要有兩個(gè)方面

3.1 施工期降雨顯著降低坡體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度

自然形成的丘坡整體處于基本穩(wěn)定狀態(tài)，山體自然坡度與白堊系泥質(zhì)砂巖層面基本平行。山坡上覆蓋的沖洪積粉質(zhì)黏土層以及圓礫層結(jié)構(gòu)較為松散，且孔隙率較大?，F(xiàn)場施工時(shí)正值7～9 月份，為當(dāng)?shù)赜昙?，因連續(xù)大范圍的降雨，雨水沿路塹邊坡坡面下滲至全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層面附近匯集，由于現(xiàn)場施做的部分排水孔失效，導(dǎo)致雨水無法有效排出邊坡外，加之坡體表面植被清除，遇到降雨，雨水經(jīng)松散的粉質(zhì)黏土層以及圓礫層下滲至相對隔水的全風(fēng)化泥質(zhì)砂巖層間，形成飽水的軟弱結(jié)構(gòu)面，在水體的不斷侵蝕和軟化作用下，巖體結(jié)構(gòu)面抗剪強(qiáng)度顯著降低，斜坡體沿軟弱結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生向外剪切滑移變形。

3.2 路塹切坡開挖對邊坡應(yīng)力環(huán)境的影響

路塹開挖區(qū)域處于邊坡剪應(yīng)力集中區(qū)，下部的路塹切坡開挖形成了臨空面，改變了斜坡原始應(yīng)力狀態(tài)。雨季開挖如果現(xiàn)場處理不當(dāng)，坡腳剪應(yīng)力集中區(qū)容易出現(xiàn)剪切屈服，順著巖體結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生漸進(jìn)式剪切滑移破壞。

4 滑坡穩(wěn)定性分析與計(jì)算

4.1 計(jì)算參數(shù)選擇

根據(jù)對原始滑坡體的反算值、室內(nèi)土工試驗(yàn)以及經(jīng)驗(yàn)值，選取土體內(nèi)摩擦角為7.5°，黏聚力為4.5kPa。采用綜合c、Φ法，滑坡推力計(jì)算安全系數(shù)選取為1.15，計(jì)算滑坡體的穩(wěn)定系數(shù)。

根據(jù)鐵路工程設(shè)計(jì)技術(shù)手冊中規(guī)定，當(dāng)Kf 值大于1.5 時(shí)，可認(rèn)為是邊坡是穩(wěn)定的［3］。根據(jù)本工程的變形滑動(dòng)特征分別選取主滑面附近的三個(gè)斷面（DK67+260、+290、+320），進(jìn)行穩(wěn)定性分析計(jì)算，得到穩(wěn)定系數(shù)分別為0.95、0.90 和0.97，由此可知滑動(dòng)體處于為不穩(wěn)定狀態(tài)，為防止其繼續(xù)滑動(dòng)，需及時(shí)采取治理措施。

4.2 滑坡推力計(jì)算

滑坡前緣選取為側(cè)溝平臺上面的剪出口，后緣選取為DK67+290 斷面附近的主裂縫，采用傳遞系數(shù)法［4］計(jì)算出剩余推力Ea 為272kN/m。

5 滑坡治理措施及施工效果

5.1 滑坡治理措施

根據(jù)穩(wěn)定性及剩余推力計(jì)算結(jié)果，滑坡整治方案采用加強(qiáng)支擋以及加強(qiáng)防排水措施相結(jié)合的方案。

（1）路基支擋結(jié)構(gòu)

①抗滑樁

DK67+162.5～DK67+404.2 左側(cè)，DK67+162.5～+262.5、DK67+337.5～+404.2右側(cè)坡腳路塹擋墻墻頂平臺處設(shè)16m長、截面尺寸為2.25m×2.0m 的方形截面抗滑樁，樁間距5.0m，采用C35 鋼筋混凝土對樁身進(jìn)行現(xiàn)澆。

②重力式路塹擋墻

DK67+262.5～DK67+337.5右側(cè)設(shè)3.5m高重力式路塹擋墻加固，胸背坡率設(shè)計(jì)為1：0.3。擋墻墻身采用標(biāo)號為C25 混凝土澆筑，前后與既有擋墻順接。

③框架梁錨桿：

對DK67+240～+380 段左側(cè)路塹邊坡采用框架錨桿防護(hù)。錨桿孔徑選取為110mm，孔深為12.2m，間距長寬均為3.0m，與水平面的夾角為15°，采用HRB400級Φ25mm的2根鋼筋制作。采用的錨桿孔內(nèi)注漿方式為一次注漿，孔底返漿法灌注M40 水泥砂漿?？蚣芰簽镃35 鋼筋混凝土，肋寬0.3m，肋厚0.3m，全埋入坡面內(nèi)。

（2）防排水設(shè)計(jì)

DK67+162.5～DK67+404.2 兩側(cè)邊坡及擋墻上各設(shè)一排排水斜孔，與水平面的夾角為5°，DK67+240～+380 左側(cè)邊坡及擋墻上長度為15m，其余地段排水斜孔長度10m。擋墻地段應(yīng)注意避開抗滑樁，排水斜孔間距5m，滑坡地段排水斜孔應(yīng)穿透滑動(dòng)面；邊坡坡面排水斜孔間距7.2m，結(jié)合主骨架位置設(shè)置。DK67+249.8～DK67+375.3 段左側(cè)側(cè)溝及側(cè)溝平臺拆除重砌；DK67+262.5～+337.5 段右側(cè)側(cè)溝平臺拆除重砌。DK67+162.5～DK67+404.2兩側(cè)邊坡塹頂與天溝之間用C25混凝土封閉，厚0.2m。天溝與塹頂鑲邊、天溝與防護(hù)柵欄間地面應(yīng)平整，使地表水能順利排入天溝和坡面排水槽，避免積水。既有擋墻段進(jìn)行清查，疏通泄水孔。

（3）其它

DK67+249.8～DK67+375.3 左側(cè)擋墻破損處應(yīng)修復(fù)；DK67+249.8～DK67+375.3左側(cè)淺層滑坡段塹頂裂縫應(yīng)灌水泥漿后采用2：8 灰土封閉。原設(shè)計(jì)塹頂外側(cè)新填土及堆土應(yīng)全部清除。

5.2 滑坡治理效果

經(jīng)過綜合整治，竣工五年多的時(shí)間里，多次經(jīng)受了雨季的考驗(yàn)，未再出現(xiàn)滑坡及其他病害跡象，邊坡整體處于穩(wěn)定狀態(tài)。說明本滑坡采用強(qiáng)支擋與綜合排水的工程處理措施是合理的，達(dá)到了消除滑坡隱患的目的。

6 結(jié)語

本文通過對寧杭鐵路瓦屋山站路塹邊坡滑坡病害原因分析以及綜合治理，得出以下結(jié)論：

（1）根據(jù)現(xiàn)場調(diào)查得出，滑坡的誘因主要為內(nèi)在因素以及外在因素，內(nèi)在因素為丘坡自然坡度與基巖層面傾角近乎平行以及地層結(jié)構(gòu)，外在因素為連續(xù)降雨以及工程切坡產(chǎn)生未支護(hù)的臨空面。

（2）根據(jù)該工點(diǎn)三個(gè)代表性橫斷面的滑坡穩(wěn)定性分析計(jì)算得出，該滑坡穩(wěn)定性系數(shù)較低，處于不穩(wěn)定狀態(tài)，且剩余滑坡推力相對較大，因此需要加強(qiáng)支擋防護(hù)，及時(shí)整治病害。

（3）根據(jù)長時(shí)間的觀測以及調(diào)查，采用強(qiáng)支擋以及加強(qiáng)防排水的措施后，邊坡整體處于安全、穩(wěn)定狀態(tài)。